JP4454679B2 - Cooler equipment - Google Patents
Cooler equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP4454679B2 JP4454679B2 JP2008516796A JP2008516796A JP4454679B2 JP 4454679 B2 JP4454679 B2 JP 4454679B2 JP 2008516796 A JP2008516796 A JP 2008516796A JP 2008516796 A JP2008516796 A JP 2008516796A JP 4454679 B2 JP4454679 B2 JP 4454679B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooler
- tank
- exhaust gas
- tubular element
- charge air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 21
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003570 air Substances 0.000 description 80
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 72
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 9
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/0408—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
- F28D1/0426—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
- F28D1/0443—Combination of units extending one beside or one above the other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
- F02B29/04—Cooling of air intake supply
- F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
- F02B29/0456—Air cooled heat exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
- F02B29/04—Cooling of air intake supply
- F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
- F02B29/0475—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly the intake air cooler being combined with another device, e.g. heater, valve, compressor, filter or EGR cooler, or being assembled on a special engine location
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
- F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
- F02M26/30—Connections of coolers to other devices, e.g. to valves, heaters, compressors or filters; Coolers characterised by their location on the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
- F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
- F02M26/31—Air-cooled heat exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/082—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys
- F28F21/083—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys from stainless steel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/11—Manufacture or assembly of EGR systems; Materials or coatings specially adapted for EGR systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
本発明は、請求項1の前段部分による冷却器装置に関する。
The invention relates to a cooler device according to the front part of
過給式燃焼機関に供給することができる空気の量は空気の圧力に依存し、しかしまた空気の温度にも依存する。したがって燃焼機関に最大可能量の空気を供給することは、圧縮空気が燃焼機関に導かれる前に、圧縮空気を給気冷却器内で冷却することを必要とする。圧縮空気は通常、給気冷却器を通って流れる周囲空気によって冷却される。それゆえ、圧縮空気は周囲環境の温度に実質的に対応する温度まで冷却することができる。 The amount of air that can be supplied to a supercharged combustion engine depends on the pressure of the air, but also depends on the temperature of the air. Thus, supplying the maximum possible amount of air to the combustion engine requires that the compressed air be cooled in the charge air cooler before it is directed to the combustion engine. Compressed air is typically cooled by ambient air flowing through the charge air cooler. Therefore, the compressed air can be cooled to a temperature that substantially corresponds to the temperature of the surrounding environment.
EGR(排気ガス再循環)として知られている技法は、燃焼機関内の燃焼プロセスからの排気ガスの一部を、戻りラインを通して、燃焼機関への空気の供給のための入口ラインに戻す既知の方法である。それゆえ、空気と排気ガスとの混合体が入口ラインを通して機関のシリンダに供給され、そのシリンダ内で燃焼が行われる。空気への排気ガスの添加が、より低い燃焼温度をもたらし、とりわけ排気ガス中の酸化窒素NOxの含有量の減少をもたらす。この技法は、オットー機関とディーゼル機関との両方に関して使用される。知られている実施法は、第1のEGR冷却器内で車両の冷却システムのクーラントによって、さらに第2のEGR冷却器内で周囲空気によって、戻される排気ガスを冷却することである。それゆえ、排気ガスも同様に、環境の温度に実質的に対応する温度まで冷却することができる。さらなる知られている実施法は、車両の前部で、車両の通常のラジエータの前に、給気冷却器と第2のEGR冷却器とを互いに近接して配置することである。それゆえ、冷却された排気ガスと冷却された圧縮ガスとを、実質的に冷却直後に、互いに混合することができる。 A technique known as EGR (Exhaust Gas Recirculation) is a known technique that returns a portion of the exhaust gas from a combustion process in a combustion engine through a return line to an inlet line for the supply of air to the combustion engine. Is the method. Therefore, a mixture of air and exhaust gas is supplied to the engine cylinder through the inlet line and combustion occurs in the cylinder. The addition of exhaust gas to the air results in a lower combustion temperature, in particular a reduction in the content of nitric oxide NO x in the exhaust gas. This technique is used for both Otto and diesel engines. A known implementation is to cool the exhaust gas returned by the coolant of the vehicle cooling system in the first EGR cooler and by ambient air in the second EGR cooler. Therefore, the exhaust gas can likewise be cooled to a temperature substantially corresponding to the temperature of the environment. A further known implementation is to place the charge air cooler and the second EGR cooler in close proximity to each other at the front of the vehicle, in front of the vehicle's normal radiator. Therefore, the cooled exhaust gas and the cooled compressed gas can be mixed with each other substantially immediately after cooling.
燃焼機関の負荷が低く、それと同時に低い周囲温度が存在する動作状況では、EGR冷却器内での冷却中に、排気ガス中の腐食性物質が凝縮し得るような低い温度まで排気ガスが冷却される恐れがある。EGR冷却器は通常ステンレス鋼など耐食材料から形成され、したがって少なくとも短期間はEGR冷却器内でのそのような凝縮物の生成によって問題は発生しない。しかし、給気冷却器は通常アルミニウムなどの材料から形成され、この材料は良好な熱伝導特性を有し、しかしあまり良好な耐食特性を有さない。この場合には給気冷却器とEGR冷却器とが互いに近接して位置しているので、排気ガス、または排気ガスからの凝縮物が、十分な耐食性を有する材料から形成されていない給気冷却器内に進入して給気冷却器内に蓄積する恐れがある。 In operating situations where the combustion engine has a low load and at the same time a low ambient temperature exists, during cooling in the EGR cooler, the exhaust gas is cooled to such a low temperature that the corrosive substances in the exhaust gas can condense. There is a risk. EGR coolers are usually formed from a corrosion resistant material such as stainless steel, so that at least for a short period of time no problems arise due to the formation of such condensate in the EGR cooler. However, the charge air cooler is usually formed from a material such as aluminum, which has good heat transfer properties, but does not have very good corrosion resistance properties. In this case, since the charge air cooler and the EGR cooler are located close to each other, the charge air cooling in which the exhaust gas or the condensate from the exhaust gas is not formed from a material having sufficient corrosion resistance. There is a risk of entering the chamber and accumulating in the charge air cooler.
本発明の目的は、互いに近接して取り付けられた、戻される排気ガスの冷却のためのEGR冷却器と、圧縮空気の冷却のための給気冷却器とを有する冷却器装置であって、EGR冷却器からの冷却された排気ガス、または排気ガスからの凝縮物が給気冷却器内に進入して給気冷却器内に蓄積するのを効果的に防止する冷却器装置を提供することである。 An object of the present invention is a cooler device having an EGR cooler for cooling the exhaust gas returned and a charge air cooler for cooling the compressed air, mounted close to each other, By providing a cooler device that effectively prevents cooled exhaust gas from the cooler or condensate from the exhaust gas from entering the charge cooler and accumulating in the charge cooler. is there.
この目的は、導入部で言及した種類の冷却器デバイスであって、請求項1の特徴部分に示した構成によって特徴付けられた冷却器デバイスによって実現される。そのような管状要素によって、冷却された排気ガスを、冷却された空気がタンク内に導かれる点の下流位置で、給気冷却器のタンク内に導くことができる。それゆえ、タンク内に存在する空気流は、排気ガスが逆方向に進んで給気冷却器のパイプライン内に進入すること、または給気冷却器のタンクの上流部分に蓄積することを効果的に防止する。それゆえ排気ガスは、給気冷却器内に蓄積するのを防止され、したがってEGR冷却器よりも耐食性の低い材料から給気冷却器を形成することが可能である。戻される排気ガスと圧縮空気とは、それゆえ給気冷却器のタンクの下流部分において予め混合される。したがって燃焼機関への入口ラインは、いくぶん短くすることができる。
This object is achieved by a cooler device of the type mentioned in the introduction, which is characterized by the arrangement indicated in the characterizing part of
本発明の好ましい実施例によれば、管状要素は、給気冷却器のタンク内部に延びる部分を有する。それゆえ、冷却された排気ガスをEGR冷却器のタンクから給気冷却器のタンクに導くために、何らかの外部ラインは必要ない。別法として、管状要素は、給気冷却器のタンクの外部に少なくとも部分的に延びる部分を有していてもよい。有利には、管状要素は第1のタンクの内部に、実質的に直線状に延びる部分を有する。それゆえ、管状要素の長さを最小にすることができる。管状要素は、好ましくは、実質的に剛性の材料から形成される。これは、給気冷却器のタンク内部で正確な位置に管状要素を取り付けることを容易にする。管状要素は、第1のタンク内部で、実質的に中央に延びる部分を有していてもよい。その結果、管状要素およびその出口アパーチャの周りで実質的に一様な空気の流れが生じる。それゆえ、出口アパーチャからの排気ガスが少しでも逆方向に導かれる恐れがなくなる。給気冷却器のタンク内での管状要素の出口アパーチャの中央の位置決めが、排気ガスと圧縮空気との効果的な混合をもたらす。 According to a preferred embodiment of the invention, the tubular element has a portion extending inside the tank of the charge air cooler. Therefore, no external lines are required to direct the cooled exhaust gas from the EGR cooler tank to the charge air cooler tank. Alternatively, the tubular element may have a portion that extends at least partially outside the tank of the charge air cooler. Advantageously, the tubular element has a substantially linearly extending portion inside the first tank. Therefore, the length of the tubular element can be minimized. The tubular element is preferably formed from a substantially rigid material. This facilitates mounting the tubular element in the correct position inside the tank of the charge air cooler. The tubular element may have a portion extending substantially centrally within the first tank. The result is a substantially uniform air flow around the tubular element and its exit aperture. Therefore, there is no possibility that exhaust gas from the exit aperture is guided in the opposite direction even a little. The central positioning of the outlet aperture of the tubular element within the tank of the charge air cooler provides effective mixing of exhaust gas and compressed air.
本発明の好ましい実施例によれば、給気冷却器のタンクは、少なくとも1つの湾曲部分を有し、管状要素の出口アパーチャは、前記湾曲部分内に配置される。湾曲部分では、通常、直線部分におけるよりも大きな渦流が存在する。その結果、排気ガスが管状要素から出たとき、排気ガスは、湾曲部分内で出発しつつ、周りの圧縮空気と効果的に混合される。管状要素の出口アパーチャは、湾曲部分内の端面の半径方向最外部が端面の半径方向最内部の下流に位置付けられるように角度を付けられた端面によって画定されてもよい。それゆえ、管状要素は、湾曲部分を通る排気ガスの流れを容易にするように向きを定められた出口アパーチャを備えている。前記端面は、傾斜した平面に沿って広がっていてもよい。 According to a preferred embodiment of the invention, the tank of the charge air cooler has at least one curved part, and the outlet aperture of the tubular element is arranged in said curved part. There is usually a larger vortex in the curved part than in the straight part. As a result, when the exhaust gas exits the tubular element, the exhaust gas effectively mixes with the surrounding compressed air, starting in the curved portion. The outlet aperture of the tubular element may be defined by an end face that is angled such that the radially outermost end face within the curved portion is located downstream of the radially innermost end face. The tubular element is therefore provided with an outlet aperture that is oriented to facilitate the flow of exhaust gas through the curved portion. The end surface may extend along an inclined plane.
本発明の好ましい実施例によれば、給気冷却器のタンクは、EGR冷却器のタンクの上に取り付けられる。これは、EGR冷却器のタンクの上部から、給気冷却器のタンクの下部にあるアパーチャを通して、実質的に直接的に給気冷却器のタンク内に延びる部分を有する管状要素を構成することを可能にする。そのような場合、管状要素は、実質的に垂直に延びる部分となるであろう。それゆえ、管状要素の内壁表面上に沈殿する冷却された排気ガスからの任意の凝縮物は下に進み、EGR冷却器のタンク内に蓄積する。 According to a preferred embodiment of the present invention, the charge air cooler tank is mounted on top of the EGR cooler tank. This constitutes a tubular element having a portion extending from the upper part of the tank of the EGR cooler through the aperture in the lower part of the tank of the charge air cooler substantially directly into the tank of the charge air cooler. enable. In such cases, the tubular element will be a substantially vertically extending portion. Therefore, any condensate from the cooled exhaust gas that settles on the inner wall surface of the tubular element travels down and accumulates in the tank of the EGR cooler.
本発明の好ましい実施例によれば、管状要素はステンレス鋼から形成される。冷却された排気ガスからの凝縮物が管状要素内側に沈殿する恐れがあるので、管状要素は耐食材料から形成する必要がある。ステンレス鋼は非常に耐食性の高い材料であり、それと同時に、比較的良好な伝熱特性を有する。また、EGR冷却器も、好ましくは主にステンレス鋼から形成される。EGR冷却器では、例えば周囲空気が低い温度で、且つ機関が低い負荷にあるとき、冷却された排気ガスからの凝縮物が沈殿する恐れが常にある。ステンレス鋼は上に示した特性を有するので、EGR冷却器がこの材料から形成されることが有利である。有利には、給気冷却器は、主にアルミニウムから形成される。圧縮空気は、排気ガスと同じ腐食性物質を含まない。したがって第1の冷却器要素は、有利にはアルミニウムから形成することができる。アルミニウムは、非常に高い伝熱特性を有し、ステンレス鋼よりも高価でない材料である。 According to a preferred embodiment of the invention, the tubular element is formed from stainless steel. The tubular element needs to be formed from a corrosion resistant material, since condensate from the cooled exhaust gas can settle inside the tubular element. Stainless steel is a very corrosion-resistant material and at the same time has relatively good heat transfer properties. The EGR cooler is also preferably formed primarily from stainless steel. With an EGR cooler, there is always a risk that condensate from the cooled exhaust gas will settle, for example when the ambient air is at a low temperature and the engine is at a low load. Since stainless steel has the properties indicated above, it is advantageous that the EGR cooler be formed from this material. Advantageously, the charge air cooler is mainly formed from aluminum. Compressed air does not contain the same corrosive substances as exhaust gases. Thus, the first cooler element can advantageously be formed from aluminum. Aluminum is a material that has very high heat transfer properties and is less expensive than stainless steel.
本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して、例示として以下に説明する。 Preferred embodiments of the invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
図1は、過給式燃焼機関の排気ガスの再循環のための装置構成を概略的に示す。燃焼機関1は、オットー機関またはディーゼル機関であってよい。排気ガスのそのような再循環は、EGR(排気ガス再循環)と呼ばれる。機関のシリンダに導かれる圧縮空気に排気ガスを添加することが燃焼温度を低下させ、それゆえ燃焼プロセス中に生成される酸化窒素(NOx)の含有量も低下させる。燃焼機関1は、例えば大型車両に動力供給するように意図されることがある。燃焼機関1のシリンダからの排気ガスは、排気マニホルド2を通って排気ライン3に導かれる。大気圧よりも高い圧力にある排気ライン3内の排気ガスが、タービン4に導かれる。それゆえ、タービン4は駆動力を供給され、この駆動力が、接続を介して圧縮機5に伝達される。圧縮機5が空気を圧縮し、この空気が、入口ライン6を通って燃焼機関1に導かれる。給気冷却器7が入口ライン6内に配置され、圧縮空気が燃焼機関1に導かれる前に、圧縮空気を冷却する。圧縮空気は、給気冷却器7内で、周囲環境の温度にある空気流によって冷却される。
FIG. 1 schematically shows an apparatus configuration for recirculation of exhaust gas of a supercharged combustion engine. The
戻りライン8は、排気ライン3からの排気ガスの一部の再循環を行うように意図されている。戻りライン8は、EGR弁9を備え、そのEGR弁9によって、必要に応じて、戻りライン8内の排気ガス流を遮断することができる。EGR弁9は、戻りライン8を通って入口ライン6に導かれる排気ガスの量を制御するために使用されることもある。制御ユニット10は、燃焼機関1の現行動作状態に関する情報に基づいてEGR弁9を制御するように意図されている。制御ユニット10は、適切なソフトウェアを設けられたコンピュータ・ユニットであってよい。戻りライン8は、第1のEGR冷却器11を有し、そのEGR冷却器11内で、第1のステップとして、燃焼機関の冷却システムのクーラントによって排気ガスが冷却される。また、戻りライン8は、第2のステップとして排気ガスを冷却するための第2のEGR冷却器12も有する。排気ガスは、第2のEGR冷却器12内では、周囲空気によって冷却される。それゆえ、排気ガスは、環境の温度よりもわずか数度だけ高い温度まで冷却することができる。
The return line 8 is intended to recirculate part of the exhaust gas from the exhaust line 3. The return line 8 includes an EGR valve 9, and the EGR valve 9 can block the exhaust gas flow in the return line 8 as necessary. The EGR valve 9 may be used to control the amount of exhaust gas that is directed to the inlet line 6 through the return line 8. The
給気冷却器7と第2のEGR冷却器12とは、互いに近接して取り付けられる。それらは、有利には、車両の前部で、燃焼機関1を冷却するための、車両の図示されていない通常のラジエータの前に取り付けられる。給気冷却器7からの冷却された圧縮空気と、第2のEGR冷却器12からの冷却された排気ガスとが混合され、入口アパーチャ6内に導かれる。排気ガスと空気との混合体は、マニホルド13を通って、燃焼機関1のそれぞれのシリンダに導かれる。
The supply air cooler 7 and the
燃焼機関1の動作中、排気ライン3内の排気ガスが、タービン4を駆動する。それゆえ、タービン4は駆動力を提供され、この駆動力が、圧縮機5を駆動する。それゆえ、圧縮機5は、入口ライン6内に空気を引き込み、空気を圧縮する。燃焼機関1のほとんどの動作状態において、制御ユニット10は、EGR弁9を開いたままに保ち、それにより、排気ライン3内の排気ガスの一部が、戻りライン8内に導かれる。この段階で、排気ガスは、約600〜700℃の温度である。戻りライン8内の排気ガスがEGR冷却器11に達すると、排気ガスは、第1のステップとして、燃焼機関1を冷却する冷却システムのクーラントによって冷却を受ける。排気ガスは、ここで、それらの主要な温度低下を受ける。しかし、EGR冷却器11は、最大でも、クーラントの温度に実質的に対応する温度までしか排気ガスを冷却することができないという制限を受ける。冷却システム内のクーラントの温度は、様々であってよいが、通常動作では通常80〜100℃の範囲内である。ディーゼル機関1に供給することができる圧縮空気および排気ガスの量は、空気および排気ガスの圧力に依存し、しかしまたそれらの温度にも依存する。したがって再循環する排気ガスの実質的に最適な冷却を提供することが重要である。したがって排気ガスは、第2のEGR冷却器12内に導かれ、そのEGR冷却器12内で周囲空気によって冷却される。冷却媒体として周囲空気を使用することは、排気ガスを周囲空気の温度に近い温度まで冷却することを可能にする。それゆえ、排気ガスは、第2のEGR冷却器12内で、給気冷却器7内の圧縮空気と実質的に同じ温度まで冷却することができる。
During operation of the
図2は、このようにして互いに近接して取り付けられた給気冷却器7と第2のEGR冷却器12との一部の断面を示す。給気冷却器7は、圧縮空気を案内するように意図された複数の平行なパイプライン14を有する。冷却フランジ15が、パイプライン14間のギャップ内に配置される。周囲環境の温度での空気が、パイプライン14間のギャップを通って循環するように適合され、それにより、パイプライン14内部の圧縮空気は、周囲空気により冷却される。パイプライン14と冷却フランジ15とが一体となって、給気冷却器7の実質的にプラットフォーム状の冷却器部分を構成する。パイプライン14は出口アパーチャ14aを有し、出口アパーチャ14aは、様々な高さで、プラットフォーム状の冷却器部分の端部に固定された給気冷却器のタンク17につながっている。タンク17の機能は、冷却された圧縮空気をパイプライン14から受け取ることである。タンク17は、パイプラインの出口アパーチャ14aから圧縮空気を受け取るためのベース部分17aを有する。タンク17は、ベース部分17aの上端部に第1の湾曲部分17bを有する。第1の湾曲部分17bに続いて、比較的短い実質的に水平な部分17cと、第2の湾曲部分17dとがある。給気冷却器のタンク17は、入口ライン6をタンク17に接続するための接続部分17eで終端する。給気冷却器7のパイプライン14と、冷却フランジ15と、タンク17とが、有利には、非常に良好な熱伝導特性を有する材料、例えばアルミニウムから形成される。
FIG. 2 shows a partial cross section of the charge air cooler 7 and the
第2のEGR冷却器12は、実質的に給気冷却器7の垂直方向下に取り付けられる。第2のEGR冷却器12は、複数の平行なパイプライン18を有し、それらのパイプライン18は、戻される排気ガスを案内するように意図されている。冷却フランジ19が、パイプライン18間の空間内に構成される。周囲環境の温度での空気が、パイプライン18間のギャップ内を循環するように適合され、それによりパイプライン18内の排気ガスが冷却される。パイプライン18と冷却フランジ19とが、一体となって、第2のEGR冷却器12の実質的にプラットフォーム状の冷却器部分を構成する。パイプライン18は、冷却された排気ガスを受け取るように適合された第2のEGR冷却器12のタンク20内に様々な高さでつながる出口アパーチャ18aを有する。パイプライン18およびタンク20は、有利には、非常に耐食性の高い材料、例えばステンレス鋼から形成される。また、材料は比較的良好な熱伝導特性を有するべきである。しかし、冷却フランジ19は、腐食性排気ガスと直接接触しないので、様々な材料から形成することができる。
The
取り付けられた状態において、給気冷却器のタンク17と第2のEGR冷却器のタンク20とは互いに接続されている。第2のEGR冷却器のタンク20は、上部に管状要素21を有し、管状要素21は、給気冷却器のタンク17内に実質的に垂直に延びている。管状要素21の機能は、排気ガスを第2のタンク20から第1のタンク17内の適切な位置に導くことである。管状要素21は、第1のタンク17内部の実質的に中央の位置で、直線状に上方向に延びている。管状要素21は、第1のタンクの第1の湾曲部分17bに近接して位置する出口アパーチャ21aを有する。出口アパーチャ21aは、パイプラインの出口アパーチャ14aよりも高くに位置付けられる。出口アパーチャ14aから出た空気は、タンクのベース部分17a内で、タンクの第1の湾曲部分17bに向かって上方向に流れる。それゆえ、管状要素の出口アパーチャ21aは、空気の流れの主方向に関して、パイプラインの出口アパーチャ14aの下流の位置に位置される。管状要素21は、出口アパーチャ21aを画定する上縁面21bを有する。上縁面21bは、タンクの水平部分17cに向かって傾斜した平面22内に位置付けられる。それゆえ、湾曲部分17b内の半径方向外側位置にある縁面の部分21b’は、湾曲部分17b内の半径方向内側位置に位置される縁面の部分21b’’よりも高い位置に位置している。出口アパーチャ21aのそのような方向は、第1の湾曲部分17bを通る排気ガスの流れを容易にし、またタンクの水平部分17c内での圧縮空気との排気ガスの混合を容易にする。
In the attached state, the
管状要素21の目的は、排気ガスからの腐食性物質が給気冷却器7内に蓄積するのを防止することである。これは、給気冷却器7の構成要素が、通常は腐食性物質に対して十分な耐性を有さない材料から形成されるからである。したがって、管状要素の出口アパーチャ21aは、タンク17内の出口アパーチャ14aよりも確実に高い位置で流出する。それゆえ、管状要素の出口アパーチャ21aから出る排気ガスは、周囲空気の流れによって、周囲空気の流れ方向に同伴される。それゆえ、給気冷却器の管状要素14およびタンク17内に排気ガスが蓄積する恐れがなくなる。例えば燃焼機関の負荷が低く、それと同時に低い周囲温度が存在するとき、排気ガス中の腐食性物質が凝縮することがあるような低い温度まで排気ガスが冷却される恐れがある。凝縮物が生じるような温度まで排気ガスが冷却されると、凝縮物は通常、第2のEGR冷却器の管状要素18内、またはタンク20内に発生する。垂直管状要素21内部で凝縮物が生じる場合、凝縮物は下方向に進み、タンク20の底部に蓄積する。第2のEGR冷却器のタンク20および管状要素21が、ステンレス鋼など非常に耐食性の高い材料から形成されるので、少なくとも短期間は、腐食性物質がタンク20内に蓄積するという腐食の観点からの恐れはほとんどない。
The purpose of the
本発明は、説明した実施例には決して限定されず、添付した特許請求の範囲内で自由に変形することができる。 The invention is in no way limited to the embodiments described, but can be varied freely within the scope of the appended claims.
Claims (10)
冷却中に排気ガスを案内するための少なくとも1つの第2パイプライン(18)、および前記冷却された排気ガスを前記第2パイプライン(18)の出口アパーチャ(18a)から受け取るようになされたタンク(20)を有するEGR冷却器(12)と
を有する冷却器装置であって、
前記冷却器装置が、前記EGR冷却器のタンク(20)から前記給気冷却器のタンク(17)に延びる管状要素(21)を有すること、および前記管状要素(21)が前記排気ガスのための出口アパーチャ(21a)を有し、該出口アパーチャ(21a)が、前記タンク(17)内の空気の流れの主方向に関して、前記給気冷却器のタンク(17)内で最も下流の出口アパーチャ(14a)より下流に位置することを特徴とする冷却器装置。At least one pipeline (14) for guiding compressed air during cooling, and a tank adapted to receive the cooled compressed air from the first pipeline (14) through an outlet aperture (14a) ( A charge air cooler (7) itself having 17);
At least one second pipeline (18) for guiding the exhaust gas during cooling, and a tank adapted to receive the cooled exhaust gas from an outlet aperture (18a) of the second pipeline (18) A cooler device having an EGR cooler (12) having (20),
The cooler device has a tubular element (21) extending from the tank (20) of the EGR cooler to the tank (17) of the charge air cooler, and the tubular element (21) is for the exhaust gas Outlet aperture (21a), the outlet aperture (21a) being the most downstream outlet aperture in the tank (17) of the charge air cooler with respect to the main direction of air flow in the tank (17) (14a) A cooler device, which is located downstream of the cooler device.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0501403A SE528739C2 (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | cooler arrangement |
| PCT/SE2006/050199 WO2006135335A1 (en) | 2005-06-17 | 2006-06-16 | A cooler arrangement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008544143A JP2008544143A (en) | 2008-12-04 |
| JP4454679B2 true JP4454679B2 (en) | 2010-04-21 |
Family
ID=37532593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008516796A Expired - Fee Related JP4454679B2 (en) | 2005-06-17 | 2006-06-16 | Cooler equipment |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8590599B2 (en) |
| EP (1) | EP1893854A1 (en) |
| JP (1) | JP4454679B2 (en) |
| CN (1) | CN101198777B (en) |
| BR (1) | BRPI0611651A2 (en) |
| SE (1) | SE528739C2 (en) |
| WO (1) | WO2006135335A1 (en) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE529101C2 (en) * | 2005-09-20 | 2007-05-02 | Scania Cv Ab | Cooling arrangement for the recirculation of gases of a supercharged internal combustion engine |
| US7464700B2 (en) * | 2006-03-03 | 2008-12-16 | Proliance International Inc. | Method for cooling an internal combustion engine having exhaust gas recirculation and charge air cooling |
| JP4679485B2 (en) * | 2006-07-10 | 2011-04-27 | カルソニックカンセイ株式会社 | EGR device |
| SE530325C2 (en) | 2006-09-29 | 2008-05-06 | Scania Cv Ab | cooler arrangement |
| DE102007018822A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-23 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Exhaust gas system for internal combustion engine of motor vehicle, has exhaust gas return line including heat-exchanger, where heat-exchanger is made of ferritic steel and comprises cooling unit in partial area |
| US7975479B2 (en) | 2007-04-30 | 2011-07-12 | Caterpillar Inc. | Bi-material corrosive resistant heat exchanger |
| FR2917124B1 (en) * | 2007-06-08 | 2009-07-17 | Valeo Systemes Thermiques | COOLING SYSTEM FOR EXHAUST AIR AND RECIRCULATED GASES FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| EP2220351A1 (en) * | 2007-11-12 | 2010-08-25 | Behr GmbH & Co. KG | Exhaust gas cooler for a motor vehicle |
| SE531841C2 (en) * | 2007-12-07 | 2009-08-25 | Scania Cv Ab | Arrangement and method for recirculating exhaust gases of an internal combustion engine |
| US8783233B2 (en) * | 2012-08-28 | 2014-07-22 | Ford Global Technologies, Llc | Charge air cooler with dual flow path conduit |
| US9004046B2 (en) * | 2012-11-08 | 2015-04-14 | Ford Global Technologies, Llc | System and method to identify ambient conditions |
| US9664102B2 (en) * | 2014-11-05 | 2017-05-30 | Deere & Company | Power system with an intake gas cooler |
| WO2017053390A1 (en) | 2015-09-25 | 2017-03-30 | Modine Manufacturing Company | Engine system with exhaust gas recirculation, and method of operating the same |
| DE102017130625A1 (en) * | 2017-12-20 | 2019-06-27 | Man Diesel & Turbo Se | Exhaust gas recirculation blower and internal combustion engine |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US253908A (en) * | 1882-02-21 | Main for conveying fluids | ||
| US774752A (en) * | 1903-04-03 | 1904-11-15 | Charles W Hart | Cylinder-cooling system for internal-combustion engines. |
| US1139289A (en) * | 1913-04-30 | 1915-05-11 | Rumely Company M | Engine-cooling device. |
| US1183303A (en) * | 1915-07-29 | 1916-05-16 | Motor Cooling Systems Company | Circulator. |
| US5538079A (en) * | 1994-02-16 | 1996-07-23 | Pawlick; Daniel R. | Heat exchanger with oblong grommetted tubes and locating plates |
| AT2490U1 (en) * | 1997-11-28 | 1998-11-25 | Avl List Gmbh | COOLER ARRANGEMENT FOR A CHARGED INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH EXHAUST GAS RECIRCULATION |
| US6513507B2 (en) * | 2000-01-26 | 2003-02-04 | International Engine Intellectual Property Company, L.D.C. | Intake manifold module |
| DE10116643C2 (en) * | 2001-04-04 | 2003-07-03 | Man B&W Diesel A/S, Copenhagen Sv | reciprocating internal combustion engine |
| US6666264B2 (en) * | 2001-10-15 | 2003-12-23 | American Trim, Llc | Heat exchanger |
| FR2856747B1 (en) * | 2003-06-25 | 2005-09-23 | Valeo Thermique Moteur Sa | MODULE FOR COOLING EXHAUST AIR AND RECIRCULATED EXHAUST GASES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A MOTOR VEHICLE. |
| FR2856746B1 (en) * | 2003-06-25 | 2007-10-26 | Valeo Thermique Moteur Sa | MODULE FOR COOLING THE EXHAUST AIR AND RECIRCULATED GASES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A MOTOR VEHICLE |
-
2005
- 2005-06-17 SE SE0501403A patent/SE528739C2/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-06-16 WO PCT/SE2006/050199 patent/WO2006135335A1/en not_active Ceased
- 2006-06-16 CN CN2006800212916A patent/CN101198777B/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-16 EP EP06748039A patent/EP1893854A1/en not_active Withdrawn
- 2006-06-16 JP JP2008516796A patent/JP4454679B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-16 BR BRPI0611651-5A patent/BRPI0611651A2/en not_active IP Right Cessation
- 2006-06-16 US US11/915,019 patent/US8590599B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006135335A1 (en) | 2006-12-21 |
| CN101198777B (en) | 2010-11-24 |
| SE528739C2 (en) | 2007-02-06 |
| EP1893854A1 (en) | 2008-03-05 |
| US8590599B2 (en) | 2013-11-26 |
| SE0501403L (en) | 2006-12-18 |
| US20080202725A1 (en) | 2008-08-28 |
| CN101198777A (en) | 2008-06-11 |
| BRPI0611651A2 (en) | 2011-07-05 |
| JP2008544143A (en) | 2008-12-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4454679B2 (en) | Cooler equipment | |
| EP1819911B1 (en) | Cooler device in a vehicle | |
| CN101883920B (en) | Arrangement and method for the return of exhaust gases in a combustion engine | |
| US7757678B2 (en) | Locomotive exhaust gas recirculation cooling | |
| CN100520041C (en) | Device for recirculating exhaust gases of a supercharged combustion engine | |
| EP2063097A1 (en) | Internal combustion engine having exhaust gas cooling in cooling jacket | |
| CN104712415B (en) | Engine system with turbocharger | |
| JP2004028105A (en) | Working fluid circuit for engine provided with turbo supercharger using exhaust gas recirculation | |
| CN104712410A (en) | Cooling system for diesel engine having turbocharger | |
| US20130327499A1 (en) | Egr cooler and method | |
| JP4524323B2 (en) | Exhaust gas recirculation device for a supercharged internal combustion engine | |
| CN101111672B (en) | Arrangement for recirculation of exhaust gases of a charged internal combustion engine in a vehicle | |
| EP2781729A1 (en) | Exhaust gas recirculation system | |
| CN101988425A (en) | Exhaust gas cooler | |
| CN101111671A (en) | Device for exhaust gas recirculation of internal combustion engines in vehicles | |
| CN114901932B (en) | Cooling device for vehicle | |
| EP2366883A1 (en) | Arrangement for handling condensate of a supercharged combustion engine | |
| US20150136369A1 (en) | Egr cooler header casting | |
| US20140352938A1 (en) | Egr cooler header design |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100122 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100202 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130212 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130212 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140212 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |